LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỀU TRỊ MIỄN DỊCH BỆNH UNG THƯ (PHẦN 4)
Tác giả: William Kelly, Michael T. Lotze & Michael B. Atkins
Dịch giả: Nguyễn Đăng Dũng
PHẦN 4: CYTOKIN VÀ CÁC CHẤT HOẠT HÓA MIỄN DỊCH KHÔNG ĐẶC HIỆU
Cytokin là những protein chế tiết có hoạt tính đa dạng, bao gồm điều hòa miễn dịch tự nhiên, miễn dịch thích ứng và tạo máu. Nhiều cytokin khác nhau có các tác động “chồng lấp” với nhau, dẫn đến tình trạng đôi khi có sự “dư thừa” trong đáp ứng miễn dịch; thực tế, những đặc điểm của cytokin bao gồm tính dư thừa, tính đa dạng, tính hiệp đồng và tính đối kháng. Các cytokin đầu tiên được sử dụng cho điều trị ung thư là các interferon (IFN). Tên gọi interferon bắt nguồn từ việc quan sát thấy chất này có thể can thiệp (“interfere”) lên quá trình virut nhiễm vào tế bào. Sau đó, nhiều cytokin khác được gọi là interleukin (IL) vì chúng được chế tiết bởi bạch cầu và có tác động lên chính các bạch cầu.
Những cytokin này bao gồm họ cytokin TNF (tumor necrosis factor), TGF (transforming growth factor)-B, HMGB1 (high mobility group Box 1) và họ IL-1 mở rộng (IL-1a và B; IL-18, IL-33, IL-37 và IL-38).
Cytokin đóng vai trò quan trọng trong việc nhận diện và loại bỏ tế bào ác tính bởi hệ thống miễn dịch. Chuột nhắt thiếu hụt IFN-y hoặc thụ thể dành cho
IFN typ 1 và typ 2 hoặc các chất trung gian truyền tín hiệu của họ cytokin này cho thấy tần suất xuất hiện khối u cao hơn so với nhóm chứng (35, 36). Như vậy, cytokin đóng vai trò quan trọng trong tầm soát miễn dịch, điều này thúc đẩy việc sử dụng chúng trong điều trị ung thư.
Sự phát triển của công nghệ DNA cho phép sản xuất cytokin với số lượng đủ để sử dụng cho thử nghiệm lâm sàng điều trị ung thư. IFN-a, ban đầu được biết đến là IFN của bạch cầu, bao gồm một nhóm ít nhất 12 prtein khác nhau (37), được mã hóa bởi 13 gene riêng biệt. Chúng gồm IFN-a 1, IFN-a 2, IFN-a 4, IFN-a S, IFN-a 6, IFN-a 7, IFN-a 8, IFN-& 10, IFN-& 13, IFN-a 14, IFN-a 16, IFN-a 17 và IFN-a 21. Chỉ có các bản sao đơn của IFN typ I khác được tìm thấy, gồm IFN-beta (IFNB), IFN-epsilon, IFN-kappa và IFN-omega, cùng họ gene mã hóa IFNa người với khoảng 70-80% trình tự acid amin đồng nhất và 35% với IFN beta. IFNa 2a, IFNa 2b và IFNa 2c tái tổ hợp khác nhau bởi 1 hoặc 2 acid amin, chúng là các dạng IFN a đã được thử nghiệm trên lâm sàng (37). Tại Hoa Kỳ, IFN a 2a thương mại có tên gọi Roferon (Hoffman-La Roche, Nutley, NJ) và IFN a 2b là Intron A (Shering, Kenilworth, NJ). IFN a 2c tại châu Âu có tên thương mại Berofor (Bender, Vienna, Austria). Các hợp chất này chưa từng được nghiên cứu so sánh ngẫu nhiên; tuy nhiên phổ tác dụng của chúng có vẻ như tương đương. Ngay sau khi được phát triển, chúng được thử nghiệm trên gần như tất cả các loại ung thư và cho thấy có hiệu quả rộng rãi.
Tác dụng chống khối u của chúng đưa đến việc FDA chấp thuận sử dụng IFN trong điều trị bệnh nhân ung thư bạch cầu thể HCL (hairy cell leukemia), CML (chronic myelogenous leukemia), RCC (điều trị phối hợp với bevacizumab) và điều trị hỗ trợ cho bệnh nhân ung thư hắc tố đã phẫu thuật (38). Sau đó là sự xuất hiện chế phẩm IFN a ở dạng gắn với PEG (polyethylene glycol) nhằm tăng thời gian bán hủy và do đó kéo dài khoảng cách giữa các lần sử dụng cũng như thời gian phát huy tác dụng (39). IFN a 2a gắn PEG (Pegasys, Roche) và IFN a 2b gắn PEG (Peg-Intron, Merck) là 2 dạng IFN gắn PEG được lưu hành tại Hoa Kỳ (40, 41). Các thuốc này được sử dụng rộng rãi, phối hợp với ribavirin trong điều trị viêm gan C và gần đây được chấp thuận cho điều trị hỗ trợ cho bệnh nhân ung thư hắc tố giai đoạn III (42). IFN có cơ chế tác dụng rất rộng. Trên bệnh nhân ung thư bạch cầu thể HCL, CML và RCC, cơ chế tác dụng của IFN là ức chế tăng sinh tế bào hoặc ức chế tăng sinh mạch hơn là dựa trên đáp ứng miễn dịch và việc sử dụng kéo dài là cần thiết để duy trì tác dụng điều trị. Mặc dù ban đầu được xem là đột phá trong 3 bệnh nêu trên, việc sử dụng IFN dần dần giảm đi bởi có các thuốc khác ức chế trực tiếp tế bào ung thư trong mỗi bệnh ác tính (ví dụ, pentostatin, imatinib và các thuốc ức chế con đường tín hiệu của VEGF).
Ngược lại, IFN cho thấy tác động mang tính miễn dịch trên bệnh nhân ung thư hắc tố. Đáp ứng điều trị với IFN đơn độc trên bệnh nhân ung thư hắc tố di căn được quan sát thấy ở khoảng 15% bệnh nhân, trong đó nhóm có bệnh nhân với khối di căn nhỏ đáp ứng tốt nhất (43). Phác đồ điều trị được dung nạp tốt nhất của IFN a 2b là dùng thuốc dẫn nhập đường tĩnh mạch trong 4 tuần, sau đó duy trì 1 năm – theo kết quả thử nghiệm của Kirkwood và CS theo phương thức điều trị hỗ trợ, thực hiện trên 1 loạt thử nghiệm của nhóm Eastern Cooperative Oncology Group (44). Một thử nghiệm tương tự cũng được thực hiện tại châu Âu, chủ yếu sử dụng IFN a 2A liều thấp hoặc trung bình (45-47). Tổng kết lại, các nghiên cứu này cho thấy sự kéo dài thêm 1 năm thời gian sống thêm không tái phát, giảm 20% tỷ lệ tái phát và giảm 11% tử vong trên bệnh nhân ung thư hắc tố (48). Phác đồ IFN liều cao cho thấy tác dụng rõ rệt trên thời gian sống thêm chung và nhận được chấp thuận của FDA tại Hoa Kỳ năm 1996. Lợi ích về thời gian sống thêm là khá nhỏ và lại liên quan đến một số bệnh tự miễn như bạch biến (vitiligo), suy giáp và tăng hiệu giá tự kháng thể (49), gợi ý về cơ chế tác dụng kiểu đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào T, dẫn đến việc sử dụng các yếu tố này như là chỉ dấu của trị liệu miễn dịch thành công, ít nhất trên bệnh nhân ung thư hắc tố. Một điểm chưa rõ ràng ở đây là liệu ưu điểm về thời gian sống thêm hoặc các tác động miễn dịch tương tự có xuất hiện ở liều điều trị thấp hoặc trung bình của IFN hoặc IFN-PEG trên bệnh nhân ung thư hắc tố tiến xa hay không, gợi ý rằng phác đồ dẫn nhập liều cao có thể là thiết yếu nhằm kích hoạt các thành tố quan trọng của hệ miễn dịch.
Độc tính của trị liệu IFN có thể chia thành 5 nhóm chính: độc toàn thân; độc tính thần kinh – tâm thần, độc tính đường tiêu hóa, độc tính huyết học và bh tự miễn.
Độc tính toàn thân gặp phổ biến nhất, với hơn 80% bệnh nhân sử dụng liều cao có xuất hiện sốt và mệt mỏi. Ngoài ra, khoảng hơn 1 nửa số bệnh nhân báo cáo có tình trạng đau đầu và đau cờ (S0). Hầu hết các biểu hiện này có thể kiểm soát được với thuốc giảm đau chống viêm non – steroid (NSAID); tuy nhiên, những mệt mỏi nghiêm trọng thường dẫn đến ngưng điều trị tạm thời, tiếp đó là giảm liều IFN. Những độc tính đáng kể của IFN liều cao, cùng với lợi ích về thời gian sống thêm không lớn, đã ngày cảng làm giảm việc sử dụng thuốc này trong điều trị hỗ trợ và cho thấy nhu cầu cần có nhiều các thuốc điều trị hỗ trợ hiệu quả hơn trong điều trị bệnh nhân ung thư hắc tố.
IL-2 liều cao
Năm 1976, Morgan và CS chứng minh sự tồn tại của 1 yếu tố tăng trưởng có mặt trong môi trường nuôi cấy tế bào đơn nhân máu ngoại vi người hoạt hóa bởi lectin, yếu tố này có khả năng duy trì sự tăng sinh của tế bào T người ex vivo (51). Điều đáng quan tâm là, yếu tố có khả năng làm tăng sinh tế bào T bị loại bỏ, vì nó không tăng sinh tế bào bạch cầu – điều mà lab Gallo muốn tìm kiếm.
Song, một nhà khoa học người Israel được mời tới, Isaac Witz, ngạc nhiên rằng yếu tố này có khả năng tăng sinh tế bào T, đã khuyến khích nhóm nghiên cứu báo cáo những kết quả của họ. Sau báo cáo này, một hoạt chất đã được phân lập, xác định đặc tính hóa sinh và cuối cùng, được tách dòng thành công, với tên gọi yếu tố tăng trưởng tế bào T (T cell growth factor-TCGF) (52). Sau đó khi được đặt tên là IL-2, yếu tố này được xác định là 1 polypeptide 15kDa với 153 acid amin, trong đó 20 acid amin đầu tiên hình thành 1 trình tự bị phân cắt trong quá trình chế tiết (như một thành viên của nhóm cytokin “dẫn đầu”).
Phân tử cytokin này có các mảnh cystein tại vị trí 58, 105 và 125 và 2 vị trí đầu tiên trong số đó hình thành 1 cầu nối disulfide nội phân tử. Cystein thứ 3 không phải là thiết yếu cho hoạt tính sinh học, có thể được thay thế bởi các acid amin khác nhằm giảm thiểu polyme hóa và tăng thời gian tồn tại – một hướng tiếp cận được tính đến khi nghiên cứu phát triển IL-2 người tái tổ hợp, aldesleukin (Proleukin) – ban đầu vốn được phát triển bởi Cetus, Chiron, sau đó là Novartis và hiện nay được Prometheus/ Nestle phân phối.
Ngoài tác dụng tăng sinh tế bào, IL-2 cảm ứng gây hội chứng thoát mao mạch, cho phép tế bào miễn dịch thâm nhập vào mô, cũng như sự tổng hợp hàng loạt cytokin khác, bao gồm IL-1 B, IFNy, TNF, IL-S, IL-6 và lymphotoxin (53). Một vài trong số các cytokin thứ cấp này được phát hiện trong máu bệnh nhân ung thư được điều trị bằng IL-2 và được các nhà nghiên cứu cho rằng có sự đóng góp vào các tác dụng phụ của IL-2 (54). Một hoạt tính sinh học của IL-2 khiến nó được sử dụng điều trị ung thư là khả năng tăng cường hoạt tính gây độc tế bào của các tế bào T gây độc (cytotoxic T lymphocyte – CTL) và tế bào NK (55), gây tăng perforin và granzyme B. Dựa trên các nghiên cứu in vitro, IL-2 đã được thử nghiệm đánh giá tác dụng chống khối u trên nhiều mô hình chuột mang khối u. Trong các mô hình này, IL-2 sử dụng đơn độc hoặc phối hợp với các cytokin khác hoặc phối hợp với truyền tế bào lympho hoạt hóa ex vivo, đã cho thấy có khả năng loại bỏ khối u tại chỗ cũng như di căn. Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng IL-2 đơn độc có thể làm giảm hoặc loại bỏ di căn từ ung thư sarcome cảm ứng bởi methylcholanthrene và bởi dòng tế bào ung thư hắc tố và tác dụng chống khối u có tính phụ thuộc chặt chẽ vào IL-2 được sử dụng (S6). Trên một số mô hình động vật, tác dụng loại bỏ khối u của IL-2 dẫn đến hiện tượng gây miễn dịch chống lại khối u. Trong các nghiên cứu khác, chuột nhắt được gây miễn dịch bằng tế bào có tua (dendritic cell – DC) trộn với dịch nghiền khối u (liệu pháp DC vaccin – ND); sử dụng IL-2 làm tăng hiệu lực điều trị của “vaccin” (57). Trong vài nghiên cứu khác, tác động của IL-2 có thể được tăng cường bằng cách sử dụng phối hợp với tế bào LAK (lymphokine – activated killer) được tạo ra bằng cách nuôi cấy tế bào lách ex vivo trong môi trường có chứa IL-2 (58). Chuột mang khối di căn tại gan (gây mô hình ung thư trực tràng bằng dòng tế bào ung thư MCA-105 hoặc MCA-102, MCA-38 trên chuột thiếu hụt miễn dịch) đáp ứng tốt với trị liệu kết hợp IL-2 và tế bào LAK, nhưng không đáp ứng với trị liệu tế bào LAK đơn độc và chỉ đáp ứng một phần với trị liệu IL-2 đơn độc. Trên mô hình di căn ung thư phổi, tế bào NK có thể bị loại bỏ ở ngày 7 sau khi tiêm vào khối u, song điều này có thể làm giảm một phần tác dụng của trị liệu IL-2 nếu bị loại bỏ ở ngày 3. Hơn nữa, khi phân lập tế bào TIL (tumor infiltrating lymphocyte – tế bào lympho thâm nhiễm khối u), hoạt hóa bằng IL-2, sau đó thử nghiệm hoạt tính độc tế bào in vitro chống lại tế bào khối u tự thân, chúng cho thấy hiệu lực cao hơn 50-100 lần so với tế bào LAK hoạt hóa bởi IL-2 (59).
Với toàn bộ những dữ liệu trên, nghiên cứu tiền lâm sàng đặt nền móng cho thử nghiệm lâm sàng với IL-2. Mặc dù kết quả bước đầu với IL-2 tinh sạch cho thấy hiệu quả hạn chế, các nghiên cứu với IL-2 người tái tổ hợp (aldesleukin) cho phép tăng liều đến mức tối đa có thể dung nạp và khi phối hợp với tế bào LAK đã tạo được hiệu quả chống khối u. Trong các nghiên cứu bước đầu do Rosenberg và CS thực hiện, đáp ứng của khối u được quan sát thấy ở 30% bệnh nhân ung thư hắc tố và ung thư thận (56).
Những kết quả rất đáng quan tâm này là đầy hứa hẹn với trị liệu miễn dịch, khiến giám đốc Viện ung thư quốc gia (NCI) Vincent Devita tài trợ tạo lập Chương trình nghiên cứu các thuốc điều biến sinh học trực thuộc NCI, thành lập Nhóm hợp tác nghiên cứu điều trị phối hợp IL-2 và LAK do NCI tài trợ, mà sau này trở thành nhóm Hợp tác nghiên cứu cytokin và thành lập Hội trị liệu sinh học mà sau này trở thành Hội trị liệu miễn dịch bệnh ung thư (SITC).
Nhóm hợp tác nghiên cứu điều trị phối hợp IL-2 và LAK đã kiểm chứng các kết quả nghiên cứu về IL-2 và tế bào LAK và sau đó đã chỉ ra rằng, trái ngược với các mô hình trên chuột nhắt, tế bào LAK không cho thấy lợi ích bổ sung nào trên lâm sàng. Nghiên cứu pha II với IL-2 liều cao cho thấy đáp ứng ở khoảng 15% bệnh nhân ung thư hắc tố hoặc carcinoma tế bào thận (RCC) giai đoạn tiến xa, với mức đáp ứng rất ổn định (29,34,60,61). Trên thực tế, theo dõi các bệnh nhân có đáp ứng cho thấy vẫn còn đáp ứng sau 30 tháng không có dấu hiệu bệnh tiến triển, gợi ý rằng bệnh nhân xem như được điều trị khỏi. Các kết quả bước đầu này đưa đến việc FDA chấp thuận sử dụng IL-2 liều cao cho bệnh nhân carcinoma tế bào thận (RCC) di căn vào năm 1992 và cho bệnh nhân ung thư hắc tố giai đoạn tiến xa vào năm 1998.
IL-2 liều cao, giống như IFN, là chất kích thích miễn dịch không đặc hiệu và vì vậy việc sử dụng thuốc có liên quan nhiều với tác dụng phụ (62, 63). Độc tính của thuốc liên quan đến giải phóng cytokin thứ cấp từ các tế bào miễn dịch được hoạt hóa, giải phóng cytokin (tương tự trong nhiễm khuẩn huyết) gây sốt, hội chứng thoát mao mạch, tụt huyết áp và suy đa tạng. Những biểu hiện này được gọi là hội chứng tự thực bào (systemic autophagic syndrome) (64, 65), do có liên quan chặt chẽ với rối loạn chức năng tạng hơn là tổn thương thực thể. Mặc dù các độc tính này là có thể hồi phục bằng cách ngừng điều trị và do đó hoàn toàn có thể kiểm soát được, chúng đã giới hạn việc sử dụng IL-2 liều cao cho bệnh nhân với chức năng tạng bình thường chỉ thực hiện tại những trung tâm có kỹ năng kiểm soát tác dụng phụ và hạn chế ứng dụng rộng rãi của IL-2 trong điều trị ung thư ngoài ung thư hắc tố và RCC.
Gần đây, người ta thừa nhận rằng liều cao IL-2 là cần thiết để có thể vượt qua sự kiểm soát của tế bào T điều hòa và hạn chế tiếp cận của tế bào T hiệu ứng. Những nỗ lực trong những năm 1990 nhằm phát triển các phương pháp điều trị sử dụng cytokin với chỉ số điều trị tốt hơn, thông qua sử dụng IL-2 liều thấp cùng IFN, hóa trị liệu hoặc vaccin peptide hoặc cố gắng nhằm đạt được tác dụng chống khối u của IL-2 liều cao mà không có độc tính hoặc nghiên cứu các cytokin có tác dụng chọn lọc hơn với tế bào T như IL-4, 6, 12, 18 và 21, hầu hết đều không thành công (66-71).
Sau đó, những nỗ lực trong thế kỷ 21 chuyển sang xác định những bệnh nhân có khả năng đáp ứng điều trị nhất, nhằm hạn chế ảnh hưởng của độc tính của
IL-2 một cách không cần thiết, cũng đều không cho thấy lợi ích. Nghiên cứu trên ung thư hắc tố cho thấy những bệnh nhân nhiều khả năng đạt lợi ích nhất đều có mức LDH bình thường (rất có thể thể hiện rằng không có sự hoại tử khối u) (72) và có tình trạng viêm trong khối u (có thể là dấu hiệu của tế bào I đặc hiệu khối u). Dữ liệu ban đầu gợi ý rằng ở nhiều bệnh nhân, IL-2 có xu hướng hoạt hóa tế bào ức chế hơn là tế bào hiệu ứng (73) và một số thành phần điều biến miễn dịch là cần thiết để đạt được lợi ích điều trị, như đã nêu về liên quan của đáp ứng điều trị bằng IL-2 với các bệnh tự miễn gồm bạch biến, nhược giáp (74,75).
Trên mô hình chuột nhắt, TIL phân lập và nhân lên in vitro với IL-2 có khả năng nhận diện tế bào ung thư hắc tố. Đưa những tế bào này vào cơ thể sau khi triệt tế bào lympho bằng hóa trị liệu (được cho là nhằm loại bỏ các yếu tố ức chế miễn dịch trong môi trường khối u) cho kết quả đáp ứng chống khối u ngay cả trên những bệnh nhân mà bệnh vẫn tiến triển sau khi dùng IL-2 liều cao (76).
Trị liệu phối hợp TIL/IL-2 là rất tốn công sức và đòi hỏi bệnh nhân phải nằm viện, do đó khó áp dụng tại hầu hết các trung tâm y khoa; tuy nhiên, nó thúc đẩy việc tìm kiếm những yếu tố hạn chế hiệu quả của trị liệu miễn dịch trong ung thư và xác định vai trò của tế bào T đặc hiệu khối u tái hoạt hóa trong quá trình điều trị.
Tựu trung lại, những kết quả nghiên cứu gợi ý rằng hệ miễn dịch khi được hoạt hóa phù hợp trên cơ thể mang khối u nhất định, có thể cho đáp ứng bền vững và những tế bào miễn dịch trong môi trường khối u nhận diện được khối u, mặc dù hoạt tính ly giải khối u của chúng bị hạn chế bởi các yếu tố ức chế.
Những quan sát này nhắc nhở giới khoa học về việc tìm kiếm những yếu tố ức chế miễn dịch có thể nhắm đến trong môi trường khối u như là một cách tăng cường miễn dịch chống khối u.
